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过渡金属取代多金属氧酸盐的合成、表征及其光催化性质研究
作 者: 王立平
导 师: 高丽华
学 校: 北京工商大学
专 业: 环境工程
关键词: 杂多酸盐 罗丹明B 光催化降解 负载
分类号: O643.36
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
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内容摘要
随着工业化的发展,各种危及人类生存的有害物质越来越多地进入环境中,特别是工业染料废水的大量增加使水体污染问题更加突出。一些有毒有机污染物,由于它们的浓度低、结构稳定、并且难生物降解,用常规的污水处理方法很难除去。光催化降解法是近三十年来发展起来的废水处理新方法,具有运行稳定、处理效果好、无二次污染等特点。本论文合成了8种组成为Kn[PW9V2O39Z(H2O)](Z = Zn、Cd、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Cu)的过渡元素取代的磷钨系列杂多配合物,此系列化合物经过与修饰后的树脂负载后又制备了8种杂多配合物复合催化材料(简写为PW9V2Z/Resin)(Z = Zn、Cd、Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Cu)。并利用红外光谱、紫外-可见吸收光谱、X射线粉末衍射、扫描电镜和X射线光电子能谱一系列分析手段对制备的16种杂多配合物催化材料剂进行了分析测定和表征。结果表明:所合成的过渡元素取代的系列杂多配合物仍然具有Keggin型结构;复合材料是通过Z-N配位键与修饰后的载体键合。以罗丹明B为模拟有机染料污染物,采用合成的16种过渡元素取代的磷钨系列杂多配合物及其复合材料为光催化剂,通过改变光照时间、催化剂种类、催化剂浓度以及pH值等因素催化条件,进行了紫外光照射下对罗丹明B溶液的光催化降解进行了研究。研究结果表明:过渡元素取代的磷钨系列杂多配合物具有良好的催化活性,最高降解率达到92%;均相体系中,8种催化剂的催化效果均在80%以上;非均相体系中,在60min内,最高降解率达到70%。
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全文目录
摘要 3-4 ABSTRACT 4-7 第一章 绪论 7-16 1.1 引言 7 1.2 杂多酸盐简述 7-8 1.3 杂多化合物的结构及其催化性能 8-11 1.3.1 杂多化合物的结构特点 8-9 1.3.2 杂多酸盐的催化化学 9-11 1.3.2.1 酸催化 9-10 1.3.2.2 氧化-还原催化 10 1.3.2.3 光催化 10-11 1.4 染料废水治理技术研究进展 11-14 1.4.1 物理法 12 1.4.2 化学法 12-13 1.4.3 生物法 13 1.4.4 杂多酸盐,负载型复合材料光催化降解有机污染物 13-14 1.5 选题目的与意义 14-16 第二章 化合物的合成与表征 16-35 2.1 实验部分 16-17 2.1.1 仪器与试剂 16 2.1.2 化合物的合成 16-17 2.1.2.1 K_n[PW_9V_2O_(39)Z(H_2O)](Z = Cr,Mn,Co,Ni,Cu,Zn,Fe,Cd ,简写为PW_9V_2Z) 的合成 16 2.1.2.2 PW_9V_2Z/Resin(Z = Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、Fe、Cd)的合成 16-17 2.2 化合物的表征 17-35 2.2.1 红外光谱 17-21 2.2.2 紫外吸收光谱 21-22 2.2.3 X-射线粉末衍射分析 22-26 2.2.4 扫描电镜 26-29 2.2.5 X 射线光电子能谱 29-35 第三章 光催化降解性能研究 35-86 3.1 实验部分 35-39 3.1.1 仪器与试剂 35-36 3.1.2 罗丹明B 溶液的直接光降解实验 36 3.1.2.1 日光照射下的光降解实验 36 3.1.2.2 紫外光照射下的光降解实验 36 3.1.3 K_n[PW_9V_2O_(39)Z(H_2O)]为催化剂的光催化降解实验 36-38 3.1.3.1 改变催化剂种类的光催化降解实验 37 3.1.3.2 改变催化剂浓度的光催化降解实验 37 3.1.3.3 改变pH 值的光催化降解实验 37-38 3.1.4 PW_9V_2Z/Resin 为催化剂的光催化降解实验 38-39 3.1.4.1 改变催化剂种类的光催化降解实验 38 3.1.4.2 改变催化剂投加量的光催化降解实验 38 3.1.4.3 改变pH 值的光催化降解实验 38-39 3.2 结果与讨论 39-86 3.2.1 罗丹明B 溶液的直接光降解性能讨论 39-41 3.2.1.1 日光照射下的光降解性能 39 3.2.1.2 紫外光照射下的光降解性能 39-41 3.2.2 K_n[PW_9V_2O_(39)Z(H_2O)]对光催化降解效果的影响与分析 41-73 3.2.2.1 催化剂种类对光催化降解效果的影响与分析 41-45 3.2.2.2 催化剂浓度对光催化降解效果的影响与分析 45-65 3.2.2.3 pH 值对光催化降解效果的影响与分析 65-72 3.2.2.4 罗丹明B 与K7[PW_9V_2O_(39)Co(H_2O)]溶液的滴定实验 72-73 3.2.3 PW_9V_2Z/Resin 光催化降解性能研究 73-86 3.2.3.1 催化剂对光催化降解效果的影响与分析 73 3.2.3.2 催化剂种类对光催化降解效果的影响与分析 73-76 3.2.3.3 催化剂投加量对光催化降解效果的影响与分析 76-82 3.2.3.4 pH 值对光催化降解效果的影响与分析 82-85 3.2.3.5 复合材料光催化剂的重复使用效果 85-86 第四章 结论与展望 86-88 4.1 结论 86 4.2 展望 86-88 参考文献 88-91 已发表论文情况 91-92 致谢 92
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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 物理化学(理论化学)、化学物理学 > 化学动力学、催化作用 > 催化 > 催化剂
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